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DE3007879A1 - ARC OVEN SUPPLIED WITH DC CURRENT - Google Patents

ARC OVEN SUPPLIED WITH DC CURRENT

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Publication number
DE3007879A1
DE3007879A1 DE19803007879 DE3007879A DE3007879A1 DE 3007879 A1 DE3007879 A1 DE 3007879A1 DE 19803007879 DE19803007879 DE 19803007879 DE 3007879 A DE3007879 A DE 3007879A DE 3007879 A1 DE3007879 A1 DE 3007879A1
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DE
Germany
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furnace
section
direct current
electrode
ferromagnetic material
Prior art date
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Withdrawn
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DE19803007879
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German (de)
Inventor
Sven-Einar Dipl Ing Stenkvist
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Norden Holding AB
Original Assignee
ASEA AB
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Publication date
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/18—Heating by arc discharge
    • H05B7/20—Direct heating by arc discharge, i.e. where at least one end of the arc directly acts on the material to be heated, including additional resistance heating by arc current flowing through the material to be heated
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

Mit Gleichstrom gespeister LichtbogenofenArc furnace fed with direct current

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit Gleichstrom gespeisten Lichtbogenofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an arc furnace fed with direct current according to the preamble of claim 1.

Bei gleichstromgespeisten Lichtbogenöfen erfolgt die Stromzufuhr in der Regel von einer Gleichrichteranordnung, die an der Seite des Ofens angeordnet ist. Durch die Stromzuleiter zum Ofen wird eine Kraft auf den Lichtbogen ausgeübt, die diesen schrägstellt. Die Kraft ergibt sich nach dem Biot-Savartschen Gesetz F=BxI, wobei F der Vektor der auf den Lichtbogen wirkenden Kraft ist, B der Induktionsvektor des vom Strom in den Stromleitern erregten magnetischen Feldes ist und I der Stromdichtevektor des Lichtbogenstroms ist. Durch die Schrägstellung des Lichtbogens erfolgt ein ungleichmäßiger Verschleiß sowie andere Schäden am Ofen. Die Schrägstellung des Lichtbogens erfolgt im wesentlichen von der Seite weg, von der die Stromzufuhr erfolgt.In the case of direct current-fed arc furnaces, the power is supplied usually from a rectifier assembly located on the side of the furnace. Through the power supply to the furnace a force is exerted on the arc that tilts it. The force results from Biot-Savart's law F = BxI, where F is the vector of those acting on the arc Is force, B is the induction vector of the magnetic field excited by the current in the conductors, and I is the current density vector of the arc current. The inclination of the arc causes uneven wear and tear, as well as others Damage to the furnace. The inclination of the arc takes place essentially away from the side from which the power is supplied.

Man hat versucht, diese Probleme auf verschiedene Veise zu bewältigen, beispielsweise durch Anbringung entgegengerichteterAttempts have been made to cope with these problems in various ways, for example by attaching opposing

030039/0655030039/0655

/2/ 2

11.2.1980 20 763 PFebruary 11, 1980 20 763 P.

Magnetfelder, die von Magnetspulen erzeugt werden, welche an der Seite des Ofengefäßes oder unter dem Boden des Ofens angebracht sind. Dies kompliziert jedoch die Ofenkonstruktion und ist u.a. aus Platzgründen oft nur schwer durchführbar.Magnetic fields that are generated by magnetic coils, which are attached to the side of the furnace vessel or under the bottom of the furnace are. However, this complicates the furnace construction and is often difficult to implement due to reasons of space, among other things.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das oben aufgezeigte Problem der Schrägstellung in einer Weise zu lösen, bei der auf besondere Magnetspul.en verzichtet werden kann.The invention is based on the object of solving the above problem of inclination in a manner in which on special magnet coils can be dispensed with.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welcher erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.To solve this problem, an arc furnace fed with direct current is proposed according to the preamble of claim 1, which according to the invention has the features mentioned in the characterizing part of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Ofens nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.Advantageous further developments of the furnace according to the invention are mentioned in the subclaims.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung erhält man ein unsymmetrisches Feld um die Elektrode, das dem vorstehend genannten Feld von den Zuleitern zu dem Bodenkontakt und eventuell zur Elektrode entgegenwirkt, so daß um die Elektrode ein resultierendes Feld entsteht, das keine Schrägstellung des Lichtbogens verursacht. Auf diese Weise erhält man einen symmetrischen, gerade nach unten gerichteten Lichtbogen und vermeidet den ungleichmäßigen Verschleiß und die anderen genannten Nachteile.The arrangement according to the invention gives an asymmetrical one Field around the electrode, the field mentioned above from the leads to the ground contact and possibly to the electrode counteracts, so that a resulting field arises around the electrode, which does not cause the arc to be tilted. In this way, a symmetrical, straight downward arc is obtained and the uneven one is avoided Wear and tear and the other disadvantages mentioned.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sollOn the basis of the exemplary embodiments shown in the figures

030039/065S /3030039 / 065S / 3

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die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigenthe invention will be explained in more detail. Show it

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Lichtbogenofens gemäßFig. 1 shows an embodiment of an electric arc furnace according to

der Erfindung in Seitenansicht, Fig. 2 den Lichtbogenofen gemäß Fig. 1 im Schnitt von obenof the invention in side view, FIG. 2 shows the arc furnace according to FIG. 1 in section from above

gesehen,
Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines Ofens gemäß derseen,
FIG. 3 shows another embodiment of a furnace according to FIG

Erfindung--von der Seite gesehen, Fig. 4 den Ofen gemäß Fig. 3 im Schnitt von oben gesehen.Invention - seen from the side, FIG. 4 shows the furnace according to FIG. 3 in section from above.

Der Ofen nach Figur 1, der mit Gleichstrom gespeist wird, enthält eine Lichtbogenelektrode 1, die symmetrisch durch das Ofengewölbe 6 hindurchgezogen ist. Die Elektrode ist über den Zuleiter 2 an den negativen Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen. Der Ofen hat einen symmetrisch angeordneten Bodenkontakt 7, der über Zuleiter 3 an den Pluspol der Gleichstromquelle angeschlossen ist. Die Anzahl der Zuleiter beträgt im Beispiel zwei, doch kann sie auch größer sein.The furnace according to Figure 1, which is fed with direct current, contains an arc electrode 1, which is symmetrical through the furnace vault 6 is pulled through. The electrode is connected via the lead 2 to the negative pole of a direct current source. The furnace has a symmetrically arranged floor contact 7, which is connected to the positive pole of the direct current source via lead 3 is. The number of feeders is two in the example, but it can also be larger.

Das Ofengefäß 8 hat einen Mantel oder eine Wand, der/die aus zwei Abschnitten 4 und 5 besteht. Der eine Abschnitt 4 überdeckt den Bereich des Ofenkörpers, an dem sich die Zuleiter 2, 3 befinden, und liegt symmetrisch in bezug auf diese Zuleiter. Dieser Abschnitt 4 besteht aus ferromagnetischem Material. Dieser Abschnitt 4 kann einen unterschiedlich großen Teil des Umfanges des Ofengefäßes umfassen. Vorzugsweise erstreckt er sich über mehr als 180 des Umfanges, so wie es in Figur 2 dargestellt ist.The furnace vessel 8 has a jacket or a wall that consists of consists of two sections 4 and 5. One section 4 covers the area of the furnace body where the supply lines 2, 3 are located, and is symmetrical with respect to these leads. This section 4 consists of ferromagnetic material. this section 4 can comprise a part of the circumference of the furnace vessel of different sizes. Preferably it extends over more than 180 of the circumference, as shown in FIG.

030039/0655030039/0655

(σ(σ

-if- 11.2.1980-if- February 11, 1980

20 763 P20 763 P.

Der andere Abschnitt 5 besteht aus nicht-ferromagnetischem Material. Als geeignetes Material kann ferromagnetisches Blech in dem Abschnitt 4 und rostfreies Blech in dem Abschnitt 5 genannt werden. Der Abschnitt 4 wirkt kurzschließend auf einen Teil des magnetischen Pfades, den das magnetische Feld, das vom Strom durch die Elektrode 1 erregt wird, ohne den Abschnitt 4 vorfinden würde. Dadurch wird dieses magnetische Feld derart unsymmetrisch, daß es dem Feld von den Zuleitern 2, 3 entgegenwirkt, welches sonst die genannte Schrägstellung des Lichtbogens zur Folge haben würde. Mit einem richtig angepaßten Mantel bzw. einem richtig angepaßten Abschnitt 4 kann ein solcher Kompensationszustand erreicht werden, bei dem der Lichtbogen vollkommen vertikal brennt. Der magnetische Abschnitt 5 erstreckt sich im gezeigten Fall über ein Viertel des Umfanges. Im Prinzip kann man sagen, daß dieser Abschnitt sich etwa über einen Bereich von einem Zehntel bis zur Hälfte des Umfanges erstrecken kann, während der ferromagnetische Abschnitt 4 sich über den Rest des Umfanges, und zwar dort, wo sich die Zuleiter befinden, erstreckt.The other section 5 consists of non-ferromagnetic material. Ferromagnetic sheet metal can be a suitable material in section 4 and stainless sheet metal in section 5. Section 4 has a short-circuiting effect on one Part of the magnetic path that the magnetic field excited by the current through the electrode 1, excluding the section 4 would find. As a result, this magnetic field is so asymmetrical that it counteracts the field from the leads 2, 3, which would otherwise result in the aforementioned inclination of the arc. With a properly fitted coat or a properly matched section 4, such a compensation state can be achieved in which the arc is completely burns vertically. In the case shown, the magnetic section 5 extends over a quarter of the circumference. Basically it can be said that this section extends over a range from one tenth to one half of the circumference can, while the ferromagnetic section 4 extends over the rest of the circumference, namely where the leads are, extends.

Die Ofenkonstruktion gemäß Figur 1 und 2 kann eventuell auch mit zwei Steuermagneten ergänzt werden, doch im Prinzip ist es möglich, das Problem ohne Steuermagnete zu lösen.The furnace construction according to Figures 1 and 2 can possibly also with two control magnets can be added, but in principle it is possible to solve the problem without control magnets.

Figur 3 zeigt einen Lichtbogenofen, der ebenfalls mit Gleichstrom gespeist wird und eine symmetrisch durch das Ofengewölbe 16 verlaufende Lichtbogenelektrode 11 hat. Die Elektrode 11 istFigure 3 shows an electric arc furnace, which is also fed with direct current and one symmetrically through the furnace vault 16 extending arc electrode 11 has. The electrode 11 is

Q30039/065S · /5 Q30039 / 065S / 5

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über den Zuleiter 12 an den negativen Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen. Der Ofen hat ebenfalls einen symmetrisch angeordneten Bodenkontakt 17, der über Zuleiter 13 an dem Pluspol der Gleichstromquelle angeschlossen ist. Auch hier sind zwei Zuleiter 13 vorhanden, doch kann auch eine andere Anzahl von Zuleitern vorkommen.connected via the lead 12 to the negative pole of a direct current source. The furnace also has a symmetrically arranged one Ground contact 17, the via lead 13 to the positive pole of the DC power source is connected. Here, too, there are two feed lines 13, but a different number of feed lines can also be used occurrence.

Das Ofengefäß 18 ist..von einem Mantel oder einer Wand umgeben, der/die in der Regel aus ferromagnetischem Material besteht, aber auch aus nicht-ferromagnetischem Material bestehen kann. Dieser Mantel 14 besteht über seinen gesamten Umfang aus demselben Material. Außerhalb des Ofenmantels 14 befindet sich im Bereich der Züleiter 12, 13 zur Elektrode 11 und zum Bodenkontakt 17 ein Blechabschnitt 15 aus ferromagnetischem Material. Dieser Blechabschnitt wird vorzugsweise derart bogenförmig ausgebildet, daß er konzentrisch in bezug auf den Mantel 14 in einem gewissen Abstand von diesem liegt. Der Abschnitt 15 wird vorzugsweise so angeordnet, daß er sich zu beiden Seiten des Zuleiters 1.2 zur Elektrode 11 gleich weit erstreckt. Ferner erfolgt die Anordnung des Abschnittes 15 vorzugsweise derart, daß sein Abstand zum Ofenmantel 14 variierbar ist, was beispielsweise durch eine nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung geschehen kann (siehe in Fig. 1 die Bezugszeichen 19).The furnace vessel 18 is surrounded by a jacket or a wall, which usually consists of ferromagnetic material, but can also consist of non-ferromagnetic material. This jacket 14 consists of the same material over its entire circumference. Outside the furnace shell 14 is located in A sheet metal section 15 made of ferromagnetic material is in the area of the measuring conductors 12, 13 to the electrode 11 and to the ground contact 17. This sheet metal section is preferably formed arcuate that it is concentric with respect to the jacket 14 in one a certain distance from this. The section 15 is preferably arranged so that it extends on both sides of the lead 1.2 extends the same distance to the electrode 11. Furthermore, the arrangement of the section 15 is preferably such that its distance from the furnace shell 14 can be varied, which can be done, for example, by an actuating device (not shown) can (see the reference numeral 19 in FIG. 1).

Durch die vorzugsweise konzentrische Anordnung des Abschnittes 15 zum Ofenmantel 14 wird ein konstanter Abstand zwischen Abschnitt 15 und Ofenmantel 14 erreicht. Durch geeignete Wahl desThe preferably concentric arrangement of the section 15 to the furnace shell 14 ensures a constant distance between the sections 15 and furnace shell 14 reached. By suitable choice of the

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Mittelpunktswinkels des bogenförmigen Abschnittes 15 und durch Einstellung des Abstandes zwischen Abschnitt 15 und Ofenmantel 14 kann die Lage des Lichtbogens derart beeinflußt werden, daß dieser in vertikaler Richtung verläuft und somit der genannte Verschleiß vermieden wird. Selbstverständlich kann der Blechabschnitt 15 auch eine andere als die in Fig. 4 dargestellte Form haben, und der Abschnitt 15 kann auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein,.Center angle of the arcuate section 15 and by adjusting the distance between section 15 and furnace shell 14, the position of the arc can be influenced in such a way that it runs in the vertical direction and thus the said arc Wear is avoided. Of course, the sheet metal section 15 can also be different from that shown in FIG. 4 Have shape, and the section 15 can also be composed of several parts.

Als Grundregel kann gesagt werden, daß der Abschnitt 15 sich etwa über 10 bis 50% des Ofenumfanges erstrecken soll.As a basic rule, it can be said that section 15 should extend over approximately 10 to 50% of the circumference of the furnace.

Auch die Ofenkonstruktion nach Figur 3 und 4 kann mit Steuermagneten ergänzt werden, doch ist es im Prinzip möglich, das Problem ohne solche Steuermagnete zu lösen.The furnace construction according to FIGS. 3 and 4 can also be equipped with control magnets can be added, but in principle it is possible to solve the problem without such control magnets.

Die Erfindung kann im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.The invention can be within the scope of the general inventive concept disclosed can be varied in many ways.

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Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen mit mindestens einer Elektrode und mindestens einem Bodenkontakt, dadurch gekennzeichnet, daß am Ofengefäß (8,18) an dem Teil des Ofenmantels, wo die Zuleiter (2, 3, 12, 13) zu dem Bodenkontakt (7, 17) und eventuell zu der Elektrode verlaufen, ein Blechabschnitt aus ferromagnetischem Material (4, 15) angeordnet ist.1. Direct current fed arc furnace with at least an electrode and at least one ground contact, characterized in that on the furnace vessel (8, 18) on the part of the furnace jacket, where the leads (2, 3, 12, 13) run to the ground contact (7, 17) and possibly to the electrode, a sheet metal section ferromagnetic material (4, 15) is arranged. 2. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ofengefäß (8) einen Mantel oder eine Wand hat, der/die in zwei Abschnitten (4, 5) aufgeteilt ist, die sich über je einen Teil des Umfanges erstrecken, wobei der eine Abschnitt (4) den Bereich mit den Zuleitern (2, 3) für den Bodenkontakt (7) und eventuell für die Elektrode umfaßt und aus ferromagnetischem Material besteht, während der andere Abschnitt 5 sich über den Rest des Umfanges erstreckt und aus nicht-ferromagnetischem Material besteht.2. Direct current fed arc furnace according to claim 1, characterized in that the furnace vessel (8) has a jacket or has a wall which is divided into two sections (4, 5) which each extend over a part of the circumference, wherein one section (4) includes the area with the leads (2, 3) for the ground contact (7) and possibly for the electrode and consists of ferromagnetic material, while the other section 5 extends over the remainder of the circumference and consists of non-ferromagnetic material. 3. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus ferromagnetischem Material3. DC-fed arc furnace according to Claim 2, characterized in that made of ferromagnetic material bestehende Abschnitt (4, 15) sich über mindestens 180° des Umfanges erstreckt.existing section (4, 15) extends over at least 180 ° of the circumference extends. 4. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aus ferro-4. Direct current fed arc furnace according to one of the preceding Claims, characterized in that the ferro- 030039/0655 /ö 030039/0655 / ö 11.2.1980 20 763 PFebruary 11, 1980 20 763 P. magnetischem Material bestehende Abschnitt (4,15) symmetrisch zu beiden Seiten der Zuleiter(3, 13) zum Bodenkontakt liegt.magnetic material existing section (4,15) is symmetrical on both sides of the feeder (3, 13) to the ground contact. 5. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenkontakt (7) in der Mitte des Ofenbodens liegt.5. Direct current fed arc furnace according to one of the preceding claims, characterized in that the ground contact (7) is in the middle of the oven floor. 6. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen nach Anspruch 1, 4 oder dadurch gekennzeichnet, daß der aus ferromagnetischem Material bestehende Abschnitt aus einem vorzugsweise zum Ofenmantel (14) konzentrisch angeordneten Blech (15) besteht, das sich über einen kleineren Teil des Ofenumfanges erstreckt und vorzugsweise zu beiden-'Seiten der Zuleiter (12) zur Elektrode (11) dieselbe Ausdehnung hat.6. Direct current fed arc furnace according to claim 1, 4 or characterized in that made of ferromagnetic material The existing section consists of a sheet metal (15) which is preferably arranged concentrically to the furnace shell (14) and which extends over a smaller part of the furnace circumference extends and preferably on both sides of the feeder (12) to the electrode (11) the same Has expansion. 7. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechabschnitt (15) zum Ofen hin und vom Ofen fort verschoben werden kann.7. Direct current fed arc furnace according to claim 6, characterized in that the sheet metal section (15) to the furnace can be moved to and from the oven. 030039/0655030039/0655
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